1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小（教案） 高二物理人教版（2019）选择性必修第三册

第一章 分子动理论
第二节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小
教学设计
问题与目标
1.通过实验，估测油酸分子的大小。
2.了解用测量宏观量的方法测微观量，提高科学探究能力。
重点与难点
重点
通过实验估测油酸分子的大小的过程。
难点
1.利用宏观量测量微观量的方法。
2.测量一滴油酸酒精溶液的体积。
教学准备
教师要求
多媒体课件、量筒、大豆若干、刻度尺、注射器、装水浅盘、玻璃板、坐标纸、爽身粉、油酸、酒精等。
学生要求
课前预习本节课的内容，查阅相关资料。
教学过程
一、导入新课
提问：如何估测一粒大豆的大小
(1)学生分组讨论，设计方法。
(2)教师引导出如下方法：先用量筒测量出一定量大豆的体积V，再将这些大豆平摊在水平桌面上，不要重叠，测量出大豆所占的面积S，则一粒大豆的直径为。
(3)总结出测量大豆直径的方法：通过测量“较大量”来研究“较小量”。设计意图：通过测量“较大量”来研究“较小量”，为通过宏观量的测定求微观量做铺垫，为后面利用实验估测分子的大小做准备。
二、新课教学
任务一：思考如何估测分子的大小。
(1)建立分子模型，把分子看成小球，并认为它们紧密排布。
(2)分子大小的数量级为10-10m，是极其“微小量”，可以通过测量“较大量”来研究“微小量”，即先测量一定量液体的体积V，再把这些液体的分子“平摊”，测量其所占的面积S，则液体分子的直径为。
(3)寻找可以单层分子排列的液体：油膜—→油酸
设计意图：在上节课学习内容的基础上，提出“如何估测分子的大小”的问题是非常有价值的；利用测量“较大量”来研究“较小量”在方法上是可行的；将分子当成小球处理，建立分子模型的猜想是有依据的。在此基础上，可以引导学生开展实验方案的设计活动。
任务二：设计用油膜法估测油酸分子大小的实验方案。
活动1：设计实验方案。
(1)4~6个同学分为一个小组，合作进行讨论，并选出代表讲解设计的方案。
(2)实验方案的主要步骤要表述清晰。
活动2：测量一滴油酸酒精溶液的体积。
(1)如何配制一定浓度的油酸酒精溶液
例如，向1mL油酸中加酒精，直至达到500mL。
(2)如何得到一滴油酸酒精溶液的体积
用注射器吸取一段油酸酒精溶液，在注射器上读取该段溶液的总体积，再把它一滴一滴地滴人烧杯中，记下液滴的总滴数。用它们的总体积除以总滴数就得到1滴油酸酒精溶液的体积。
例如，100滴溶液的体积是1mL，1滴溶液的体积就是0.01 mL。
(3)如何计算出一滴油酸酒精溶液里所含纯油酸的体积V？
按上述数据可得
活动3：测量一滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜的面积。
(1)油膜是无色透明的，怎么样才能看清它
在浅盘里装上水，将爽身粉或细石膏粉均匀地撒在水面上，然后用注射器向水面上滴一滴油酸酒精溶液，油酸立即在水面上散开，形成一层油膜。因为油膜上没有粉，所以可以看清楚它的轮廓。
(2)如何记录下油膜的形状
待油膜稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下油膜的形状。
(3)如何获得油膜的面积
根据坐标方格，计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个，用正方形的个数乘一个正方形的面积就得到油膜的面积S。
任务三：开始分组实验。
(1)小组内要分工明确，通力合作。
(2)熟悉操作要领后再开始实验。
(3)实验要领：
①配置油酸酒精溶液。
②量取1mL油酸酒精溶液，注意每滴尽量大小相同。
③均匀且适量地撒爽身粉。
④滴人溶液，稳定后再画轮廓。
⑤数格子，算面积。
任务四：数据及误差分析。
(1)能独立自主地计算出分子直径（）
(2)能够对本实验的误差来源进行分析。
本实验的主要误差来源：油酸酒精溶液的浓度；一滴油酸酒精溶液的实际体积和计算值存在偏差；油酸在水面上的实际分布情况和理想中的均匀单分子纯油酸层存在偏差；计算获得的油膜面积会出现偏差等。
三、课堂小结
本节课我们主要学习了：
1.实验思路
(1)通过宏观量测量微观量。
(2)建立分子模型。
(3)计算分子直径
2.物理量的测量
(1)测量一滴油酸酒精溶液的体积：
①配制一定浓度的油酸酒精溶液。
②测量一滴油酸酒精溶液的体积。
③计算一滴油酸酒精溶液里所含纯油酸的体积。
(2)测量一滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积：
①撒粉，滴液。
②记录油膜的形状。
③获得油膜的面积。
3.数据分析
四、作业设计
完成课本第9页练习题
课堂练习
1.某同学在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，计算结果明显偏小，可能是由于( )
A．油酸未完全散开
B．使用了纯油酸溶液
C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
D．求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多计了10滴
2.在“用单分子油膜估测分子的大小”实验中,我们估测到的物理量是( )
A.水分子的直径 B.水分子的体积 C.油分子的直径 D.油分子的体积
3.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,能将油膜的厚度近似认为等于油酸分子的直径,下列措施可行的是( )
A.把爽身粉均匀地撒在水面上,测出其面积
B.取油酸一滴,滴在撒有均匀爽身粉的水面上形成面积尽可能大的油膜
C.取油酸酒精溶液一滴,滴在撒有均匀爽身粉的水面上形成面积尽可能大的油膜
D.把油酸酒精溶液滴在撒有均匀爽身粉的水面上后,要立即描绘油酸在水面上的轮廓
4.在“用油膜法估测分子的大小”实验中，下列做法正确的是（ ）
A.用注射器吸取配置好的油酸酒精溶液，一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是，则1滴溶液中含有油酸
B.用注射器往水面上滴1滴油酸，等油膜的形状稳定之后再描绘其形状
C.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，再用刻度尺去量油膜的面积
D.根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V和油膜面积S就可以算出油膜厚度，即油酸分子的直径
答案以及解析
1.答案：D
解析：计算油酸分子直径的公式是,V是纯油酸的体积，S是油膜的面积。A.油酸未完全散开，S偏小，故得到的分子直径d将偏大，故A错误;B.计算时利用的是纯油酸的体积，将油酸酒精溶液的体积误当成纯油酸的体积，导致得到的分子直径d将偏大，故B错误；C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，故得到的分子直径将偏大，故C错误;D求每滴体积时，1mL的溶液的滴数误多记了10滴，由可知，纯油酸的体积将偏小，则计算得到的分子直径将偏小，故D正确.
2.答案：C
解析：“用单分子油膜估测分子的大小”实验中是将酒精油酸容液滴在水面上形成单分子油膜,通过测量油膜体积以及油膜面积来求出油分子的直径,故C正确,ABD错误。故选:C。
3.答案：C
解析：该实验中在滴入油酸酒精溶液之前,要在水面上均匀地撒上薄薄的一层爽身粉,其作用是形成清晰的油膜轮廓;实验中,取油酸酒精溶液一滴,滴在撒有均匀爽身粉的水面上形成面积尽可能大的油膜,待油膜形状稳定后,再描绘油酸在水面上的轮廓,所以正确选项为C。
4.答案：D
解析：用注射器吸取配置好的油酸酒精溶液，一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是，则1滴溶液的体积是，其中含有油酸的体积小于，选项A错误；用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，等油膜的形状稳定之后再描绘其形状，选项B错误；将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，通过数格子数的方法去计算油膜的面积，选项C错误；根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V和油膜面积S就可以算出油膜厚度，即油酸分子的直径，选项D正确。
板书设计
第2节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小
(1)通过宏观量测量微观量。
(2)建立分子模型。
(3)计算分子直径
2.物理量的测量
(1)测量一滴油酸酒精溶液的体积：
①配制一定浓度的油酸酒精溶液。
②测量一滴油酸酒精溶液的体积。
③计算一滴油酸酒精溶液里所含纯油酸的体积。
(2)测量一滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积：
①撒粉，滴液。
②记录油膜的形状。
③获得油膜的面积。
3.数据分析
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